JP6842287B2 - トンネル工事用電気集塵機 - Google Patents

Description

本発明は、車両の荷台に載置して、トンネル掘削工事中に発生するコンクリート吹き付けの際の粉塵や、発破による粉塵の捕集に用いるトンネル工事用電気集塵機に関する。

トンネル工事中に発生する粉塵を捕集できる車載式の電気集塵機としては、例えば、特許文献１に示すものが提案されている。
特許文献１に示すトンネル掘削工事用電気集塵機は、車両の荷台に載置して用いられて、トンネル掘削工事中に発生する粉塵を捕集するものであり、粉塵を帯電させて集塵極板に捕集する集塵ユニットと、集塵ユニットに粉塵を誘引するファンユニットと、ファンユニットで誘引した空気を吐出する吐出ダクトユニットとを備えている。

そして、集塵ユニットは、放電電極に電圧を印加し、帯電部電極との間で発生するコロナ放電によって粉塵に電荷を与えて帯電させる帯電部と、電界を形成し、帯電した粉塵をクーロン力によって集塵極板に捕集する集塵部とを備えている。
このトンネル掘削工事用電気集塵機によれば、ファンユニットで誘引された空気とともに、集塵ユニット内に吸い込まれた粉塵は、帯電部の放電電極と帯電部の集塵電極との間で発生するコロナ放電によって電荷を与えられて帯電する。そして、帯電した粉塵は、空気の流れにより、帯電部の下流側に配置された集塵部に移動する。次いで、帯電した粉塵が集塵部で形成される電界のクーロン力によって集塵極板に捕集されることで、トンネル掘削工事中に発生する粉塵を捕集することができる。

ここで、このようなトンネル掘削工事用電気集塵機において、帯電部で帯電される粉塵は、全てが集塵部で捕集されるわけではなく、未捕集の帯電した粉塵が集塵部の下流側に放出される。この帯電された粉塵は、集塵部下流側の装置部分に付着しやすい。
また、帯電部で帯電された粉塵が１００％に近い状態で集塵部で捕集されたとしても、一度、集塵部で捕集された粉塵が何らかの原因で集塵部から離れるという再飛散があり、この再飛散した粉塵も帯電している。
従って、トンネル掘削工事用電気集塵機において、帯電した粉塵が集塵部下流側の装置部分に付着し、汚れの原因となっていた。

帯電した粉塵が集塵部下流側の装置部分に付着するのを防止する集塵装置として、例えば、特許文献２に示すものが知られている。
特許文献２に示す集塵装置は、粉塵を帯電させる荷電部と、その下流側に設けられて粉塵を除去する集塵部とを備え、集塵部から吹出される荷電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する電荷中和手段として針状電極を集塵部下流側に設けている。
この集塵装置によれば、放電電流が小さくオゾンをほとんど発生させないで帯電粉塵を中和でき、帯電した粉塵が集塵部下流側の装置部分に付着するのを防止することができる。

特開２００１−７９４４５号公報 特許第３４５６９５９号公報

しかしながら、この従来の特許文献２に示す集塵装置にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献２に示す集塵装置の場合、電荷中和手段としての針状電極を集塵部の下流側であって送風ファンの上流側に設けている。このため、装置の大型化は避けられず、中和性能は安定しない。なぜなら、電荷中和手段で中和できるエリアは非常に狭く電荷中和手段の中和電極の周辺に限られるので、中和装置は大型化する。また、集塵部の運転状況により帯電した粉塵の放出量の多い場所、少ない場所が存在するため、集塵部の近傍に電荷中和手段を設置すると、集塵部から漏れ出た帯電粉塵を効率よく中和することは困難になる。

従って、このような問題点に着目してなされたものであって、装置を大型化することなく集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の中和効率を高めることができるトンネル工事用電気集塵機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るトンネル工事用電気集塵機は、車両の荷台に載置して用いられて、トンネル掘削工事中に発生する粉塵を捕集するトンネル工事用電気集塵機であって、前記粉塵を帯電させて集塵電極に捕集する集塵ユニットと、該集塵ユニットの下流側に設置され、前記集塵ユニットに前記粉塵を誘引するファンを有するファンユニットと、前記ファンで誘引した空気を吐出する吐出ダクトユニットとを備え、前記ファンの下流側に、前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する電荷中和手段を設置したことを要旨とする。

このトンネル工事用電気集塵機によれば、未捕集の帯電した粉塵が集塵ユニットの下流側に放出されたり、あるいは一度集塵ユニットで捕集された粉塵が何らかの原因で集塵ユニットから離れて再飛散した場合であっても、これら帯電した粉塵は、電荷中和手段によって中和され、帯電した粉塵が装置部分に付着するおそれを回避することができる。そして、電荷中和手段は、ファンの下流側に設置されているから、ファンで帯電粉塵が撹拌されているので、空間電位は電荷中和手段の断面のどの部位で測定しても変化がなく一様な電位が形成されているエリアでの中和が可能になるので、装置が大型化することはない。

また、このトンネル工事用電気集塵機において、前記ファンユニットは、前記ファンを収容する筐体を備え、前記電荷中和手段は、前記ファンの下流側に位置する前記筐体の下流側端部に設置されることが好ましい。
このトンネル工事用電気集塵機によれば、電荷中和手段をファンの下流側に設置する際に、電荷中和手段を簡単に設置することができる。
また、このトンネル工事用電気集塵機において、前記電荷中和手段は、前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する放電電極と、該放電電極を下流側に支持した状態で前記放電電極を前記筐体の下流側端部に取り付けるブラケットとを備えていることが好ましい。
このトンネル工事用電気集塵機によれば、集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する放電電極を、筐体の下流側端部にブラケットにより簡単かつ適切に取り付けることができる。

また、集塵部の洗浄を集塵部の近傍に設置した洗浄手段によって水で洗浄する場合が多いが、その際に洗浄水（水滴）が電荷中和手段に流入し、放電電極に付着してしまうことがある。この場合、帯電粉塵の除電不良となり、除電効率が安定しなかったり、電荷中和手段が破損してしまうといった不都合がある。また、集塵部で除去できなかった帯電粉塵が放電電極に付着してしまうこともある。この場合も、帯電粉塵の除電不良となり、安定した中和ができなかったり、電荷中和手段が破損してしまうことがある。これに対し、ブラケットにより、放電電極を下流側に支持した状態で放電電極を筐体の下流側端部に取り付けたので、洗浄水（水滴）及び集塵部で除去できなかった帯電粉塵が放電電極に付着するのをブラケットにより阻止できる。これにより、長期間にわたって安定した中和を行うことができるとともに電荷中和手段の破損を防止することができる。

また、このトンネル工事用電気集塵機において、前記放電電極は、前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する複数の棒状放電部を有する放電電極体を有することが好ましい。
このトンネル工事用電気集塵機によれば、各棒状放電部近傍の空気のイオン化を確実に行うことができる。

更に、このトンネル工事用電気集塵機において、前記ブラケットは、前記放電電極を下流側に支持する第１ブラケットと、該第１ブラケットが取り付けられるとともに前記筐体の下流側端部に取り付けられる第２ブラケットとを備え、該第２ブラケットは、断面三角形状に形成されるとともに、前記放電電極を下流側に支持した前記第１ブラケットを前記断面三角形状の内側に取り付けた状態で、前記放電電極及び前記第１ブラケットが前記第２ブラケットの下流側となるように、前記筐体の下流側端部に取り付けられることが好ましい。

このトンネル工事用電気集塵機によれば、ファンの出口側（下流側）は乱流域であり、第２ブラケットの内外の圧力差及びカルマン渦により第２ブラケットの内側への空気の流れが生じる。これにより、第２ブラケットの内側にある放電電極から放出されるイオンによって帯電粉塵を効率的に中和することができる。また、第２ブラケットにより、前記放電電極を下流側に支持した前記第１ブラケットを断面三角形状の内側に取り付けた状態で、放電電極及び第１ブラケットが第２ブラケットの下流側となるように、筐体の下流側端部に取り付けたので、洗浄水（水滴）及び集塵部で除去できなかった帯電粉塵が放電電極に付着するのを第２ブラケット及び第１ブラケットにより確実に阻止でき、長期間にわたってより安定した中和を行うことができるとともに電荷中和手段の破損を防止することができる。

また、このトンネル工事用電気集塵機において、前記放電電極は、放電電極支持部材を介して前記第１ブラケットに取り付けられることが好ましい。
このトンネル工事用電気集塵機によれば、放電電極を簡単かつ確実に第１ブラケットに取り付けることができる。
また、このトンネル工事用電気集塵機において、前記電荷中和手段は、両極性の高圧電源を用いて前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出することが好ましい。
このトンネル工事用電気集塵機によれば、集塵部で捕集されなかった帯電粉塵と、集塵部で捕集された後、集塵部から離れた再飛散した帯電粉塵（集塵部で捕集されなかった帯電粉塵と逆極性に帯電した帯電粉塵）との双方の帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出し、当該双方の帯電粉塵の中和を行うことができる。

本発明に係るトンネル工事用電気集塵機によれば、装置を大型化することなく集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の中和効率を高めることができるトンネル工事用電気集塵機を提供できる。

本発明の一実施形態に係るトンネル工事用電気集塵機を示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は正面図である。 図１に示すトンネル工事用電気集塵機における電荷中和手段を取り付けたファンユニットの正面図である。 図２に示す電荷中和手段の正面図である。 図３における４−４線に沿う断面図である。 図３に示す電荷中和手段を構成する放電電極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は底面図である。但し、図５（ｃ）においては高圧ケーブルは図示されていない。 図３に示す電荷中和手段を構成する第１ブラケットを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は拡大して示された平面図、（ｃ）は（ｂ）における矢印６ｃ方向から見た図である。 図３に示す電荷中和手段を構成する第２ブラケットを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は拡大して示された平面図、（ｃ）は（ａ）における矢印７ｃで示す部分の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態について図１乃至図７を参照して説明する。
図１に示すトンネル工事用電気集塵機１は、トンネル掘削工事中に発生するコンクリート吹き付けの際の粉塵や、発破による粉塵の捕集に用いるものである。
ここで、トンネル工事用電気集塵機１は、図１に示すように、集塵室２、ファンユニット６及び吐出ダクトユニット７の３つのユニットを有し、これらは車両５０の荷台５１の後部から前方に向けて（上流側から下流側に向けて）この順に配置されて、車両５０の荷台５１上に載置固定される。

集塵室２は、粉塵を帯電させて集塵電極（図示せず）に捕集する部位であり、その空気吸込口３を車両５０の後方側に向けて、荷台５１上の後部に配置されている。この集塵室２の空気吸込口３側の面には、ゴミなどの大きな異物を捕集するために、保護網２０（図１（ｂ）参照）が空気吸込口３を覆うように設けられている。
そして、集塵室２に、接続ダクト２１を介して粉塵を誘引するファンユニット６が連結されている。さらに、このファンユニット６には、吐出ダクトユニット７が、車両５０の荷台５１の長手方向に沿って略並行な姿勢で連結されている。そして、この吐出ダクトユニット７の空気吐出口８が、車両５０の前方に向けて開口している。

このファンユニット６は、集塵室２に粉塵を誘引するファン６Ａと、ファン６Ａを駆動するモータ６Ｂとを筐体６ａ内に収容し、ファン６Ａで誘引した空気が集塵室２側から吐出ダクトユニット７側に向けて吐出される。
ここで、電気集塵機１は、接続ダクト２１が、集塵室２側の開口部が大きく、吐出側に向かうにつれて荷台５１上から離隔するように縮径されている。これにより、ファンユニット６及びこれに続く吐出ダクトユニット７は、荷台５１の前方側の上方に離隔して配置されるとともに、集塵室２の上部（集塵ユニット２Ａ〜２Ｄの部分）、ファンユニット６及び吐出ダクトユニット７が、順に上流側から下流側に向けてほぼ流路が直線的になるように連結される。

また、ファンユニット６が荷台５１上から離隔して配置されることによって形成された空間には、集塵室２用の高電圧電源盤９と、ファンユニット６及び高電圧電源盤９の起動停止の制御を行う制御盤１０とが配設されている。高電圧電源盤９と制御盤１０とを一体にして電気集塵機盤としている。そして、これら高電圧電源盤９、制御盤１０及び集塵室２は、架台１１上に載置されて荷台５１上に固定される。そして、荷台５１上から離隔されたファンユニット６（及び吐出ダクトユニット７）は、高電圧電源盤９及び制御盤１０の左右の支柱１２によって下方から支持される。なお、架台１１上の略中央部には、水を噴霧して、集塵室２の後述する帯電部４や集塵部５に付着した粉塵を洗い流すための洗浄装置１３が設けられている。

ここで、集塵室２は、複数の集塵ユニットを内部に備えており、この例では、車両５０の幅方向に２つ×高さ方向に４つの合計８個の集塵ユニット２Ａ〜２Ｈを配置している（図１（ｂ）参照）。
そして、各集塵ユニット２Ａ〜２Ｈは、空気吸込口３側に配置される帯電部４と、この帯電部４の下流側に順に接続される複数の集塵部５とを備えている。帯電部４は、放電電極（図示せず）に電圧を印加し、帯電部集塵電極（図示せず）との間で発生するコロナ放電によって粉塵に電荷を与えて帯電させる。各集塵部５は、放電電極（図示せず）と集塵電極（図示せず）との間で電界を形成し、帯電した粉塵をクーロン力によって集塵電極に捕集する。

このように構成されたトンネル工事用電気集塵機１において、トンネル掘削工事中に、トンネル工事用電気集塵機１を稼働すると、ファンユニット６のファン６Ａの稼働によって空気吸込口３から集塵室２内に、コンクリート吹き付け粉塵や発破による粉塵が吸い込まれる。ここで、保護網２０を通過して、集塵室２内に吸い込まれた粉塵は、集塵ユニット２Ａ〜２Ｈに導かれる。
各集塵ユニット２Ａ〜２Ｈでは、前述したように、帯電部４にて発生するコロナ放電によって粉塵に電荷を与えて帯電させる。帯電した粉塵は、空気の流れにより各集塵部５に移動し、各集塵部５で形成されるクーロン力によって集塵電極に捕集される。
しかしながら、帯電部４で帯電される粉塵は、全てが集塵部５で捕集されるわけではなく、未捕集の帯電した粉塵が集塵部５の下流側に放出される。この帯電された粉塵は、集塵部５の下流側の装置部分に付着しやすい。ここで、集塵部５で捕集されなかった帯電粉塵は、マイナスに帯電している。

また、帯電部で帯電された粉塵が１００％に近い状態で集塵部５で捕集されたとしても、一度集塵部５で捕集された粉塵が何らかの原因で集塵部５から離れるという再飛散があり、この再飛散した粉塵も帯電している。この帯電した粉塵は、集塵部５の下流側の装置部分に付着し、汚れの原因となる。ここで、集塵部５で捕集された後、集塵部５から離れた再飛散した帯電粉塵は、前述の集塵部５で捕集されなかった帯電粉塵と逆の極性のプラスに帯電している。
そこで、本実施形態に係るトンネル工事用電気集塵機１においては、図１に示すように、ファンユニット６のファン６Ａの下流側に、集塵ユニット２Ａ〜２Ｈから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する複数（本実施形態にあっては２つ）の電荷中和手段３０を設置している。

以下、これら電荷中和手段３０について、図１乃至図７を参照して詳細に説明する。
複数の電荷中和手段３０は、図１（ｄ）及び図２に示すように、ファン６Ａの下流側に位置する、ファンユニット６の筐体６ａの下流側端部に幅方向（図１（ｄ）における左右方向）に沿って所定ピッチで設置される。
各電荷中和手段３０は、両極性の高圧電源を用いて集塵ユニット２Ａ〜２Ｈから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出するものであり、図２に示すように、上下方向に延びる、集塵ユニット２Ａ〜２Ｈから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する中和用放電電極３１と、この中和用放電電極３１を下流側に支持した状態で中和用放電電極３１をファンユニット６の筐体６ａの下流側端部に取り付けるブラケット３４とを備えている。

中和用放電電極３１は、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、集塵ユニット２Ａ〜２Ｈから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する複数の棒状放電部３２ａを所定のピッチで上下方向に沿って配置した長尺状の放電電極体３２と、放電電極体３２を保持する保持部３３とを備えている。放電電極体３２には、保持部３３に形成された２つの貫通孔３３ａを介して高圧ケーブルＣが接続されている。
各電荷中和手段３０においては、放電電極体３２の周囲にアース電極を設けていない。放電電極体３２の各棒状放電部３２ａには、プラス及びマイナスの電圧がかけられているが、帯電粉塵が集塵ユニット２Ａ〜２Ｈから漏れ出てこない場合は空気イオンはプラスマイナス中立となる。しかし、集塵ユニット２Ａ〜２Ｈから帯電粉塵が漏れ出た時、各棒状放電部３２ａとその周囲に大きな電位差が生じ、各棒状放電部３２ａ近傍で電位を打ち消す空気イオンが発生し、帯電粉塵を中和する。

ここで、集塵部５で捕集されなかった帯電粉塵は、マイナスに帯電しているので、この場合、各棒状放電部３２ａからプラスの空気イオンを放出して中和する。一方、集塵部５で捕集された後、集塵部５から離れた再飛散した帯電粉塵は、前述の集塵部５で捕集されなかった帯電粉塵と逆の極性のプラスに帯電しているので、この場合、各棒状放電部３２ａからマイナスの空気イオンを放出して中和する。
また、ブラケット３４は、図２乃至図４に示すように、中和用放電電極３１を下流側に支持するように中和用放電電極３１が取り付けられる第１ブラケット３５と、第１ブラケット３５が取り付けられるとともにファン６Ａの下流側に位置する筐体６ａの下流側端部に取り付けられる第２ブラケット３６とを備えている。

ここで、第１ブラケット３５は、金属板で形成され、図６（ａ），（ｂ）に示すように、中和用放電電極３１に対応して上下方向に延びる矩形状の平板部３５ａと、平板部３５ａの両縁から斜め外方に延びる一対の傾斜板部３５ｂ，３５ｃとを備えている。一対の傾斜板部３５ｂ，３５ｃの延長部は互いに交差するがその際の頂角は、直角となる。そして、平板部３５ａには、後述の複数の放電電極支持部材３７を取り付けるための複数対（本実施形態にあっては３対）の取付けねじ用ねじ孔３５ｄが上下方向に沿って所定ピッチで形成されている。また、各傾斜板部３５ｂ、３５ｃには、図６（ａ），（ｃ）に示すように、第１ブラケット３５を第２ブラケット３６に取り付けるための複数の取付けねじ用貫通孔３５ｅが上下方向に沿って所定ピッチで形成されている。

また、第２ブラケット３６は、金属板で形成され、図３、図４及び図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、上下方向に延びる矩形状の第１平板部３６ａと、第１平板部３６ａの側縁から第１平板部３６ａに対して直角をなすように上下方向に延びる矩形状の第２平板部３６ｂとを備え、横方向で切断して上方から見た際に、頂角が直角となる断面直角二等辺三角形状をなしている。そして、第１平板部３６ａの上端及び第２平板部３６ｂの上端には、直角二等辺三角形状の第３平板部３６ｃが取り付けられるとともに、第１平板部３６ａの下端及び第２平板部３６ｂの下端にも、直角二等辺三角形状の第４平板部３６ｄが取り付けられている。そして、第２ブラケット３６の第１平板部３６ａ及び第２平板部３６ｂには、第１ブラケット３５に形成された複数の取付けねじ用貫通孔３５ｅと対応する位置に、第１ブラケット３５を第２ブラケット３６に取り付けるための複数の取付けねじ用切欠き３６ｅが上下方向に沿って所定ピッチで形成されている。また、第２ブラケット３６の第３平板部３６ｃ及び第４平板部３６ｄのそれぞれには、図７（ｂ）に示すように、第２ブラケット３６を筐体６ａの下流側端部に取り付けるための取付けねじ用切欠き３６ｆが形成されている。

ここで、中和用放電電極３１は、図３及び図４に示すように、複数（本実施形態にあっては、３つ）の放電電極支持部材３７を介して第１ブラケット３５の平板部３５ａに取り付けられる。
具体的に説明すると、各放電電極支持部材３７は、図３及び図４に示すように、中和用放電電極３１を支持する電極支持部３７ａと、電極支持部３７ａを第１ブラケット３５の平板部３５ａに取り付ける取付部３７ｂとを備えている。中和用放電電極３１の第１ブラケット３５への取付けに際し、先ず、各放電電極支持部材３７の取付部３７ｂを、図３及び図４に示すように、取付けねじ３８ｂを取付けねじ用ねじ孔３５ｄに螺号させることにより、第１ブラケット３５の平板部３５ａに取り付ける。この際に、図４に示すように、各放電電極支持部材３７が一対の傾斜板部３５ｂ，３５ｃが延びている側の内側になるように取付部３７ｂを平板部３５ａに取り付ける。その後、中和用放電電極３１を各放電電極支持部材３７の電極支持部３７ａに支持する。このとき、図３及び図４に示すように、各取付けねじ３８ａを電極支持部３７ａの雌ねじ部に螺合することによって中和用放電電極３１の保持部３３を締め付ける。これにより、中和用放電電極３１は、複数の放電電極支持部材３７を介して第１ブラケット３５の平板部３５ａに取り付けられる。

そして、中和用放電電極３１が取り付けられた第１ブラケット３５は、図３及び図４に示すように、第２ブラケット３６に取り付けられる。
具体的に説明すると、中和用放電電極３１が取り付けられた第１ブラケット３５を、図４に示すように、第２ブラケット３６の断面直角二等辺三角形状に形成された第１平板部３６ａ及び第２平板部３６ｂの内側に配置する。そして、複数の取付けねじ３９ａを、第２ブラケット３６の外側から第２ブラケット３６の取付けねじ用切欠き３６ｅ及び第１ブラケット３５の取付けねじ用貫通孔３５ｅを挿通し、第１ブラケット３５の内側から複数のナット３９ｂで締め付ける。これにより、中和用放電電極３１が取り付けられた第１ブラケット３５が第２ブラケット３６に取り付けられる。これにより、各電荷中和手段３０が完成する。

そして、各電荷中和手段３０は、ファン６Ａの下流側に位置する、ファンユニット６の筐体６ａの下流側端部に設置される。
具体的に説明すると、各電荷中和手段３０の第２ブラケット３６の第３平板部３６ｃを、図２に示すように、筐体６ａの下流側端部に形成された環状の突出縁部６ａａの上側部分に第１取付部材４０ａを介して取付け、第２ブラケット３６の第４平板部３６ｄを、前記突出縁部６ａａの下側部分に第２取付部材４０ｂを介して取付ける。第１取付部材４０ａは、突出縁部６ａａの上側部分に固定されており、第２ブラケット３６の第３平板部３６ｃを取付けねじ４１ａにより取付けねじ用切欠き３６ｆを介して取り付ける。また、第２取付部材４０ｂは、突出縁部６ａａの下側部分に固定されており、第２ブラケット３６の第４平板部３６ｄを取付けねじ４１ｂにより取付けねじ用切欠き３６ｆを介して取り付ける。

ここで、第２ブラケット３６は、図２及び図４に示すように、放電電極３１を下流側に支持した第１ブラケット３５を断面直角二等辺三角形状の内側に取り付けた状態で、放電電極３１及び第１ブラケット３５が第２ブラケット３６の下流側となるように、筐体６ａの下流側端部に取り付けられる。
これにより、各電荷中和手段３０は、ファン６Ａの下流側に位置する、ファンユニット６の下流側の吐出ダクトユニット７内に設置される。

次に、このように構成されたトンネル工事用電気集塵機１の作用・効果について説明する。
トンネル工事用電気集塵機１をトンネル工事に用いる際には、車両５０の荷台５１上に載置した状態で、トンネル内の切羽近くまで自走によって移動させる。そして、車両５０の後部側（上流側）を切羽側に向け、車両５０の前部側（下流側）をトンネル入口側に向けた姿勢で停車させる。この状態でトンネル工事用電気集塵機１を稼働させる。集塵室２、ファンユニット６及び電荷中和手段３０等の所定の運転操作は、制御盤１０によって行う。

トンネル工事用電気集塵機１を稼働すると、ファンユニット６のファン６Ａの駆動によって空気吸込口３から集塵室２内に、コンクリート吹き付け粉塵や発破による粉塵が吸い込まれる。このとき、ゴミなどの大きな異物は、空気吸込口３を覆う保護網２０によって捕集される。そして、保護網２０を通過して、集塵室２内に吸い込まれた粉塵は、各集塵ユニット２Ａ〜２Ｈに導かれる。各集塵ユニット２Ａ〜２Ｈでは、帯電部４にて発生するコロナ放電によって粉塵に電荷を与えて帯電させる。帯電した粉塵は、空気の流れにより各集塵部５に移動し、各集塵部５で形成されるクーロン力によって集塵極板に捕集される。

このようにして粉塵が捕集された後の空気は、接続ダクト２１、ファンユニット６、及び吐出ダクトユニット７を順に通過して、吐出ダクトユニット７の空気吐出口８から吐出される。なお、集塵運転が終わったときには、集塵室２に設けられた洗浄装置１３から水を噴出して、集塵ユニット２Ａ〜２Ｈに付着した粉塵を洗い流す。
一方、帯電部４で帯電された粉塵の全てが集塵部５で捕集されずに、未捕集の帯電した粉塵が集塵部５の下流側に放出されたり、あるいは一度、集塵部５で捕集された粉塵が何らかの原因で集塵部５から離れて再飛散したりした、帯電した粉塵は、接続ダクト２１を通過して、ファンユニット６に導かれる。そして、この帯電した粉塵は、ファン６Ａの下流側に設置された複数の電荷中和手段３０に導かれる。ここで、各電荷中和手段３０が、集塵室２から吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出し、帯電粉塵を中和する。

これにより、中和された粉塵が空気とともに吐出ダクトユニット７を通過して、吐出ダクトユニット７の空気吐出口８から吐出される。
このように、ファン６Ａの下流側に、集塵室２から流入する帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する電荷中和手段３０を設置したので、未捕集の帯電した粉塵が集塵部５の下流側に放出されたり、あるいは一度集塵部５で捕集された粉塵が何らかの原因で集塵部５から離れて再飛散した場合であっても、これら帯電した粉塵は、電荷中和手段３０によって中和され、帯電した粉塵が装置部分に付着するおそれを回避することができる。

ここで、電荷中和手段３０は、ファン６Ａの下流側に設置されているから、ファン６Ａで帯電粉塵が撹拌されているので、空間電位は電荷中和手段３０の断面のどの部位で測定しても変化がなく一様な電位が形成されているエリアでの中和が可能になるので、確実な中和が可能となる。また、断面風速の最も速い部位での中和なので装置をコンパクトにすることが可能となる。
また、電荷中和手段３０は、ファン６Ａの下流側に位置する、ファンユニット６の筐体６ａの下流側出口に設置されているので、電荷中和手段３０をファン６Ａの下流側に設置する際に、電荷中和手段３０を簡単に設置することができる。 また、電荷中和手段３０は、集塵室２から流入する帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する中和用放電電極３１と、中和用放電電極３１を下流側に支持した状態で中和用放電電極３１を筐体６ａの下流側端部に取り付けるブラケット３４とを備えている。このため、集塵室２から流入する帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する中和用放電電極３１を、筐体６ａの下流側端部にブラケット３４により簡単かつ適切に取り付けることができる。

また、集塵ユニット２Ａ〜２Ｈの近傍に設置した洗浄装置１３によって水で洗浄するが、電荷中和手段３０が集塵ユニット２Ａ〜２Ｈの近傍に設置されていると、洗浄の際に洗浄水（水滴）が電荷中和手段３０に流入し、中和用放電電極３１に付着してしまうことがある。この場合、帯電粉塵の除電不良となり、除電効率が安定しなかったり、電荷中和手段３０が破損してしまうといった不都合がある。また、集塵部５で除去できなかった帯電粉塵が中和用放電電極３１に付着してしまうこともある。この場合も、帯電粉塵の除電不良となり、安定した中和ができなかったり、電荷中和手段３０が破損してしまうことがある。これに対し、電荷中和手段３０をファン６Ａの下流側に設置した上で、ブラケット３４により、中和用放電電極３１を下流側に支持した状態で中和用放電電極３１を筐体６ａの下流側端部に取り付けたので、洗浄水（水滴）及び集塵室２から流入する帯電粉塵が中和用放電電極３１に付着するのをブラケット３４により阻止できる。これにより、長期間にわたって安定した中和を行うことができるとともに電荷中和手段３０の破損を防止することができる。

更に、中和用放電電極３１は、集塵室２から流入する帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する複数の棒状放電部３２ａを有する放電電極体３２を有するので、各棒状放電部３２ａ近傍の空気のイオン化を確実に行うことができる。
また、ブラケット３４は、中和用放電電極３１を下流側に支持する第１ブラケット３５と、第１ブラケット３５が取り付けられるとともに筐体６ａの下流側端部に取り付けられる第２ブラケット３６とを備えている。そして、第２ブラケット３６は、断面直角二等辺三角形状に形成されるとともに、放電電極３１を下流側に支持した第１ブラケット３５を断面直角二等辺三角形状の内側に取り付けた状態で、中和用放電電極３１及び第１ブラケット３５が第２ブラケット３６の下流側となるように、筐体６ａの下流側端部に取り付けられる。

このため、帯電粉塵を含む空気が、図４中の矢印で示すように、電荷中和手段３０において上流側から下流側に流れる際に、断面直角二等辺三角形状を構成する第１平板部３６ａ及び第２平板部３６ｂの頂角側から第２ブラケット３６の外側面に衝突する。そして、かかる空気は、第２ブラケット３６の当該外側面を左右方向に広がりつつ流れ、第１平板部３６ａ及び第２平板部３６ｂの端部を超えたあたりで内側に巻き込まれる。つまり、ファン６Ａの出口側（下流側）は乱流域であり、第２ブラケット３６の内外の圧力差及びカルマン渦により第２ブラケット３６の内側への空気の流れが生じる。これにより、第２ブラケット３６の内側にある放電電極３１から放出されるイオンによって帯電粉塵を効率的に中和することができる。また、第２ブラケット３６により、中和用放電電極３１を下流側に支持した第１ブラケット３５を断面直角二等辺三角形状の内側に取り付けた状態で、中和用放電電極３１及び第１ブラケット３５が第２ブラケット３６の下流側となるように、筐体６ａの下流側端部に取り付けたので、洗浄水（水滴）及び集塵部５で除去できなかった帯電粉塵が放電電極３１に付着するのを第２ブラケット３６及び第１ブラケット３５により確実に阻止でき、長期間にわたってより安定した中和を行うことができるとともに電荷中和手段３０の破壊を防止することができる。

また、中和用放電電極３１は、放電電極支持部材３７を介して第１ブラケット３５に取り付けられるので、中和用放電電極３１を簡単かつ確実に第１ブラケット３５に取り付けることができる。
また、各電荷中和手段３０は、両極性の高圧電源を用いて集塵ユニット２Ａ〜２Ｈから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する。このため、集塵部５で捕集されなかった帯電粉塵と、集塵部５で捕集された後、集塵部５から離れた再飛散した帯電粉塵（集塵部５で捕集されなかった帯電粉塵と逆極性に帯電した帯電粉塵）との双方の帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出し、当該双方の帯電粉塵の中和を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、これに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、電荷中和手段３０は、ファン６Ａの下流側に設置されればよく、ファン６Ａの下流側に位置する筐体６ａの下流側端部に設置される必要は必ずしもない。電荷中和手段３０の設置位置としては、筐体６ａの下流側端部よりも上流側のファン６Ａの下流側直近に設置されることが好ましい。これにより、集塵部５から漏れ出た帯電粉塵を筐体６ａの下流側端部よりも上流側で中和することができ、帯電粉塵の装置部分への付着をより効率的に防止することができる。

また、電荷中和手段３０を構成する放電電極３１の、筐体６ａの下流側端部への取り付け方は、必ずしも図示したブラケット３４を用いる必要はない。
また、第２ブラケット３６は、断面三角形状であればよく、必ずしも断面直角二等辺三角形状とする必要はない。

１ トンネル工事用電気集塵機
２ 集塵室
２Ａ〜２Ｈ 集塵ユニット
３ 空気吸込口
４ 帯電部
５ 集塵部
６ ファンユニット
６Ａ ファン
６Ｂ モータ
６ａ 筐体
７ 吐出ダクトユニット
８ 空気吐出口
９ 高電圧電源盤
１０ 制御盤
１１ 架台
１２ 支柱
１３ 洗浄装置
２０ 保護網
２１ 接続ダクト
３０ 電荷中和手段
３１ 中和用放電電極
３２ 放電電極体
３２ａ 棒状放電部
３３ 保持部
３３ａ 貫通孔
３４ ブラケット
３５ 第１ブラケット
３５ａ 平板部
３５ｂ、３５ｃ 傾斜板部
３５ｄ 取付けねじ用ねじ孔
３５ｅ 取付けねじ用貫通孔
３６ 第２ブラケット
３６ａ 第１平板部
３６ｂ 第２平板部
３６ｃ 第３平板部
３６ｄ 第４平板部
３６ｅ 取付けねじ用切欠き
３６ｆ 取付けねじ用切欠き
３７ 放電電極支持部材
３７ａ 電極支持部
３７ｂ 取付部
３８ａ、３８ｂ 取付けねじ
３９ａ 取付けねじ
３９ｂ ナット
４０ａ 第１取付部材
４０ｂ 第２取付部材
４１ａ、４１ｂ 取付けねじ
５０ 車両
５１ 荷台
Ｃ 高圧ケーブル

Claims (5)

1. 車両の荷台に載置して用いられて、トンネル掘削工事中に発生する粉塵を捕集するトンネル工事用電気集塵機であって、
   前記粉塵を帯電させて集塵電極に捕集する集塵ユニットと、該集塵ユニットの下流側に設置され、前記集塵ユニットに前記粉塵を誘引するファンを有するファンユニットと、前記ファンで誘引した空気を吐出する吐出ダクトユニットとを備え、
   前記ファンの下流側に、前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する電荷中和手段を設置し、
   前記ファンユニットは、前記ファンを収容する筐体を備え、
   前記電荷中和手段は、前記ファンの下流側に位置する前記筐体の下流側端部に設置され、
   前記電荷中和手段は、前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する中和用放電電極と、該中和用放電電極を下流側に支持した状態で前記中和用放電電極を前記筐体の下流側端部に取り付けるブラケットとを備えていることを特徴とするトンネル工事用電気集塵機。
2. 前記中和用放電電極は、前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出する複数の棒状放電部を有する放電電極体を有することを特徴とする請求項１に記載のトンネル工事用電気集塵機。
3. 前記ブラケットは、前記中和用放電電極を下流側に支持する第１ブラケットと、該第１ブラケットが取り付けられるとともに前記筐体の下流側端部に取り付けられる第２ブラケットとを備え、該第２ブラケットは、断面三角形状に形成されるとともに、前記中和用放電電極を下流側に支持した前記第１ブラケットを前記断面三角形状の内側に取り付けた状態で、前記中和用放電電極及び前記第１ブラケットが前記第２ブラケットの下流側となるように、前記筐体の下流側端部に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のトンネル工事用電気集塵機。
4. 前記中和用放電電極は、放電電極支持部材を介して前記第１ブラケットに取り付けられることを特徴とする請求項３に記載のトンネル工事用電気集塵機。
5. 前記電荷中和手段は、両極性の高圧電源を用いて前記集塵ユニットから吹出される帯電粉塵の電荷と逆極性のイオンを放出することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のトンネル工事用電気集塵機。

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